Молекулярные ножницы: как кишечная палочка разрушает организм и что с этим можно сделать
Учёные из австралийского Университета Ла Троба раскрыли, как одна из самых опасных бактерий — энтеропатогенная кишечная палочка (E. coli, EPEC) — буквально "разрезает" кишечные клетки изнутри, вызывая тяжёлую диарею. Исследование опубликовано в журнале Gut Microbes и может стать основой для новых лекарств, особенно актуальных в эпоху растущей антибиотикорезистентности.
Что такое EPEC и чем она опасна
Энтеропатогенная E. coli — одна из ведущих причин диареи у детей в развивающихся странах. По данным ВОЗ, ежегодно диарейные инфекции уносят жизни около 1,3 миллиона детей младше пяти лет, в первую очередь из-за обезвоживания.
Особенность EPEC в том, что она действует не как другие штаммы кишечной палочки. В отличие от, например, STEC (токсиновый штамм, вызывающий пищевые отравления), EPEC выделяет белок EspC - токсин, который не просто травит, а физически разрушает внутреннюю структуру клеток кишечника.
Как работает токсин EspC
Команда под руководством профессора Бегоньи Эрас и доктора Джейсона Паксмана, в которую также входила доктор Акила Пилапития, впервые расшифровала трёхмерную структуру EspC - молекулы, которая действует как фермент, "режущий" белки клеточного каркаса.
С помощью рентгеновской кристаллографии (метода, позволяющего рассмотреть молекулы на атомном уровне) исследователи создали "модель" токсина — как из конструктора. Они выяснили, как EspC проникает внутрь клеток, находит ключевые белки и разрушает их — это нарушает структуру клеток, вызывает воспаление и приводит к потере жидкости и солей, что и вызывает тяжёлую диарею.
"Раскрытие структуры токсичного оружия EPEC и демонстрация того, как оно разрушает клетки, приближает нас на один шаг к прекращению этой смертельной болезни", — подчёркивает профессор Бегонья Эрас.
Почему антибиотики не помогают
Традиционные антибиотики не справляются с EPEC. Они уничтожают не только патогены, но и полезную микрофлору, нарушая работу кишечника. Более того, бактерии быстро развивают устойчивость к препаратам. Это, как отмечают учёные, "похоже на тушение пожара, при котором заливают весь дом — вреда больше, чем пользы".
"Многие штаммы E. coli, включая EPEC, становятся всё более устойчивыми к антибиотикам", — предупреждает профессор Эрас.
Новое направление в лечении
Изучив EspC, учёные смогли создать его модифицированные версии, удалив отдельные фрагменты, чтобы понять, какие участки отвечают за разрушительное действие. Это открыло путь к созданию препаратов, которые точечно блокируют токсин, не затрагивая полезные бактерии.
"Мы знали, что EPEC использует EspC как токсин, но до сих пор не понимали, как он устроен и действует. Теперь у нас есть это понимание", — добавляет доктор Пилапития.
Команда использовала флуоресцентные метки и микроскопию, чтобы "подсветить" EspC в живых клетках и отследить его путь — от проникновения до момента, когда структура клетки нарушается.
Теперь, когда учёные знают, как именно EspC атакует клетки, следующий шаг — разработка селективных ингибиторов, способных нейтрализовать токсин без ущерба для всего организма. Это может изменить подход к лечению диареи, особенно у детей, где важно сохранить микрофлору и избежать осложнений от антибиотиков.
Уточнения
Рентгенострукту́рный ана́лиз (РСА, также: рентгенодифракционный анализ) — один из дифракционных методов исследования структуры вещества.